Míra výtěžnosti čipu v průmyslu výroby integrovaných obvodů úzce souvisí s velikostí a počtem částic vzduchu usazených na čipu. Dobrá organizace proudění vzduchu může odvést částice generované zdrojem prachu pryč z čistého prostoru, aby byla zajištěna jeho čistota, tj. organizace proudění vzduchu v čistém prostoru hraje zásadní roli ve výtěžnosti výroby integrovaných obvodů. Návrh organizace proudění vzduchu v čistém prostoru musí dosáhnout následujících cílů: snížit nebo eliminovat vířivé proudy v proudovém poli, aby se zabránilo zadržování škodlivých částic; udržovat vhodný pozitivní tlakový gradient, aby se zabránilo křížové kontaminaci.
Síla proudění vzduchu
Podle principu čistých prostor mezi síly působící na částice patří hmotnostní síla, molekulární síla, přitažlivost mezi částicemi, síla proudění vzduchu atd.
Síla proudění vzduchu: označuje sílu proudění vzduchu způsobenou přívodem, odváděním vzduchu, tepelnou konvekcí, umělým mícháním a dalšími proudy vzduchu s určitým průtokem pro přenos částic. Pro technickou kontrolu prostředí čistých prostor je síla proudění vzduchu nejdůležitějším faktorem.
Experimenty ukázaly, že při pohybu vzduchu částice sledují pohyb vzduchu téměř stejnou rychlostí. Stav částic ve vzduchu je určen rozložením proudění vzduchu. Proudy vzduchu, které ovlivňují částice v interiéru, zahrnují zejména: proudění vzduchu přiváděného do vzduchu (včetně primárního a sekundárního proudění vzduchu), proudění vzduchu a tepelné konvekční proudění způsobené chůzí lidí a proudění vzduchu způsobené provozem procesů a průmyslovým zařízením. Různé metody přívodu vzduchu, rychlostní rozhraní, operátoři a průmyslové zařízení a indukované jevy v čistých prostorách jsou faktory ovlivňující úroveň čistoty.
Faktory ovlivňující organizaci proudění vzduchu
1. Vliv způsobu přívodu vzduchu
(1). Rychlost přívodu vzduchu
Aby bylo zajištěno rovnoměrné proudění vzduchu, musí být rychlost přívodu vzduchu v jednosměrně čisté místnosti rovnoměrná; mrtvá zóna povrchu přívodu vzduchu musí být malá; a pokles tlaku v ULPA musí být také rovnoměrný.
Rovnoměrná rychlost přívodu vzduchu: to znamená, že nerovnoměrnost proudění vzduchu je řízena v rozmezí ±20 %.
Menší mrtvá zóna na povrchu přívodu vzduchu: nejenže by se měla zmenšit rovinná plocha rámu ULPA, ale co je důležitější, měla by se pro zjednodušení redundantního rámu použít modulární FFU.
Pro zajištění vertikálního jednosměrného proudění vzduchu je velmi důležitý také výběr tlakové ztráty filtru, který vyžaduje, aby se tlaková ztráta ve filtru nemohla odchýlit.
(2). Srovnání systému FFU a systému axiálního ventilátoru
FFU je jednotka pro přívod vzduchu s ventilátorem a filtrem (ULPA). Po nasátí vzduchu odstředivým ventilátorem FFU se dynamický tlak ve vzduchovodu přemění na statický tlak a ULPA jej rovnoměrně vyfoukne. Tlak přiváděného vzduchu na strop je podtlak, takže po výměně filtru se do čistého prostoru nedostane žádný prach. Experimenty ukázaly, že systém FFU je lepší než systém s axiálním ventilátorem, pokud jde o rovnoměrnost výstupu vzduchu, rovnoběžnost proudění vzduchu a index účinnosti větrání. Je to proto, že rovnoběžnost proudění vzduchu systému FFU je lepší. Použití systému FFU může vést k lepší organizaci proudění vzduchu v čistém prostoru.
(3). Vliv vlastní struktury FFU
FFU se skládá hlavně z ventilátorů, filtrů, zařízení pro rozvod proudění vzduchu a dalších komponent. Ultra účinný filtr ULPA je nejdůležitější zárukou toho, zda čistá místnost dokáže dosáhnout požadované čistoty. Materiál filtru také ovlivňuje rovnoměrnost proudového pole. Pokud je k výstupu filtru přidán hrubý filtrační materiál nebo laminární deska, lze výstupní proudové pole snadno zjednotit.
2. Vliv čistoty různých rychlostních rozhraní
Ve stejné čisté místnosti, mezi pracovní a nepracovní oblastí s vertikálním jednosměrným prouděním, dojde v důsledku rozdílu v rychlosti vzduchu na výstupu z ULPA k vytvoření smíšeného vírového efektu na rozhraní, které se stane turbulentní zónou proudění vzduchu s obzvláště vysokou intenzitou turbulence. Částice se mohou přenášet na povrch zařízení a kontaminovat zařízení a destičky.
3. Dopad personálu a vybavení
Když je čistý prostor prázdný, charakteristiky proudění vzduchu v místnosti obecně splňují konstrukční požadavky. Jakmile zařízení vstoupí do čistého prostoru, dochází k pohybu personálu a přepravě produktů, nevyhnutelně se objeví překážky bránící organizaci proudění vzduchu. Například v vyčnívajících rozích nebo okrajích zařízení bude plyn odkloněn a vytvoří turbulentní zónu, a kapalina v zóně není plynem snadno unášena, což způsobuje znečištění. Zároveň se povrch zařízení v důsledku nepřetržitého provozu zahřívá a teplotní gradient způsobí přetavovací zónu v blízkosti stroje, což zvýší hromadění částic v přetavovací zóně. Zároveň vysoká teplota snadno způsobí únik částic. Dvojí efekt zhoršuje obtížnost kontroly celkové vertikální laminární čistoty. Prach od obsluhy v čistém prostoru se velmi snadno usazuje na destičky v těchto přetavovacích zónách.
4. Vliv podlahy s odvodem vzduchu
Pokud je odpor zpětného vzduchu procházejícího podlahou odlišný, vzniká tlakový rozdíl, takže vzduch proudí ve směru menšího odporu a nedosáhne se rovnoměrného proudění vzduchu. Současně oblíbenou konstrukční metodou je použití vyvýšených podlah. Pokud je míra otevírání vyvýšených podlah 10 %, lze rovnoměrně rozložit rychlost proudění vzduchu v pracovní výšce místnosti. Kromě toho je třeba věnovat velkou pozornost úklidovým pracím, aby se snížil zdroj znečištění podlahy.
5. Indukční jev
Takzvaný indukční jev označuje jev, kdy se vytváří proudění vzduchu v opačném směru než je rovnoměrné proudění, a prach generovaný v místnosti nebo prach v sousední kontaminované oblasti je indukován na návětrnou stranu, takže prach může kontaminovat třísku. Možné indukční jevy jsou následující:
(1). Zaslepovací deska
V čisté místnosti s vertikálním jednosměrným prouděním se v důsledku spár na stěně obvykle nacházejí velké zaslepovací desky, které vytvářejí turbulenci v místním zpětném proudění.
(2). Lampy
Svítidla v čistých prostorách budou mít větší dopad. Protože teplo zářivek způsobuje stoupání proudění vzduchu, pod zářivkami nebude žádná turbulentní oblast. Obecně jsou lampy v čistých prostorách navrženy do tvaru kapky, aby se snížil dopad lamp na organizaci proudění vzduchu.
(3.) Mezery mezi stěnami
Pokud jsou mezi příčkami s různou úrovní čistoty nebo mezi příčkami a stropy mezery, může se prach z oblasti s nízkými požadavky na čistotu přenášet do sousední oblasti s vysokými požadavky na čistotu.
(4). Vzdálenost mezi strojem a podlahou nebo stěnou
Pokud je mezera mezi strojem a podlahou nebo stěnou velmi malá, způsobí to odrazovou turbulenci. Proto nechte mezi strojem a stěnou mezeru a zvedněte stroj, aby se nedotýkal přímo země.
Čas zveřejnění: 5. února 2025